JP7186863B2 - 空気調和機の室外ユニット - Google Patents

Description

本発明は、電気品箱を備える空気調和機の室外ユニットに関する。

従来、外箱と、外箱の内部に配置されて電気部品を収容する電気品箱と、外箱の内部に配置されたファンおよび熱交換器とを備えた空気調和機の室外ユニットが知られている。電気品箱の内部温度は、電気部品の発熱によって上昇する。そこで、電気品箱の内部に外気を流入させて、空気で電気部品を冷却することが一般的に行われている。

電気部品を冷却した空気は、電気品箱からファン室に排気され、ファンで発生させた空気流によって空気調和機の室外ユニットの外部へ排出されている。なお、ファンに取り込む空気は、空気調和機の室外ユニットの外部から内部へ熱交換器の周囲を通過して導かれている。

特許文献１には、電気品箱に設けた排気孔に連通する排気ダクトを備え、排気ダクトを通じて電気品箱からファン室に空気を排気する空気調和機の室外ユニットが記載されている。排気ダクトのうち下方部位には、ファン室に空気を排気するための排気口が形成されている。

特開平５－７９６６１号公報

空気調和機の暖房運転時には、熱交換器内を流れる冷媒が熱交換器の周囲を通過する空気から熱を受けて蒸発する。このとき、冷媒に吸熱された空気中の水蒸気が水滴へと変化して熱交換器の外部に付着する。この付着した水滴が熱交換器の外部で凍結する場合がある。熱交換器の外部が氷結すると、ファンに取り込む空気が熱交換器の周囲を通過しにくくなるため、ファンによる空気流が発生し難くなる。

しかしながら、特許文献１に記載された空気調和機の室外ユニットでは、熱交換器の氷結を抑制する対策が講じられていない。そのため、熱交換器の外部が氷結すると、ファンによる電気品箱の内部の排気を行うことが困難になり、空気による電気部品の冷却が不十分になる。その結果、電気品箱の内部温度が上昇して、電気部品の短寿命化を招くとともに、電気部品を保護する制御システムが働いて電気部品の性能を十分に発揮できないという問題が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱交換器の氷結を抑制して電気品箱の内部の排気を行うことができる空気調和機の室外ユニットを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる空気調和機の室外ユニットは、内部が圧縮機室とファン室とに仕切られた外箱と、圧縮機室に配置され、電気部品を収容する電気品箱とを備える。空気調和機の室外ユニットは、電気品箱とファン室とを連通して、ファン室に向けて開口するダクト排気口が形成された排気ダクトと、ファン室に配置され、ファン室の空気を外箱の外部へ排出するファンと、ファンに取り込むための外気が通過する熱交換器と、を備える。熱交換器は、冷媒が流れ、冷媒と外気との間で熱交換を行うパス配管部と、パス配管部を流れる冷媒よりも多くの冷媒が流れるサブクールライン配管部と、を有する。サブクールライン配管部の一部または全部は、ダクト排気口と同じ高さ位置に設けられている。ファンは、上下方向に間隔を空けて２つ設けられている。電気品箱には、電気品箱の空気をファン室に排気するための電気品箱排気口が形成されている。電気品箱排気口は、ダクト排気口よりも上方に設けられている。上側に配置されたファンは、上下方向で電気品箱排気口およびパス配管部と対応する位置に配置されている。

本発明によれば、熱交換器の氷結を抑制して電気品箱の内部の排気を行うことができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる空気調和機の室外ユニットを示す概略正面断面図 図１に示されたＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図 排気ダクトを示す斜視図 熱交換器を示す説明図 本発明の実施の形態１にかかる冷凍サイクルを示す機器系統図

以下に、本発明の実施の形態にかかる空気調和機の室外ユニットを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる空気調和機の室外ユニット１００を示す概略正面断面図である。図２は、図１に示されたＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。空気調和機の室外ユニット１００は、外箱１と、電気品箱２と、排気ダクト３と、ファン４と、熱交換器５と、を備える。以下、空気調和機の室外ユニット１００を単に室外ユニット１００と称する場合もある。方向を説明する場合は、室外ユニット１００から外部へ空気が排出される方向を前方、前方の反対側を後方とし、室外ユニット１００の前方に対峙したユーザーから見た上下方向、左右方向を基準とする。図１および図２に示す矢印は、電気部品９を冷却する空気の流れを示している。

外箱１は、室外ユニット１００の外殻を構成する部材である。外箱１は、中空の直方体状に形成されており、外箱底壁１１と外箱上壁１２と４つの外箱側壁１３とを有する。外箱１の内部は、上下方向に沿って延びる仕切板６で、圧縮機室７とファン室８とに仕切られている。圧縮機室７とファン室８は、左右方向に並んで形成されている。圧縮機室７には、図示しない圧縮機、電気品箱２が配置されている。ファン室８には、ファン４、排気ダクト３、熱交換器５が配置されている。外箱１には、図１に示す外箱流入口１４と、図２に示す外箱排出口１５とが形成されている。外箱流入口１４は、外気を圧縮機室７に取り入れるための貫通孔である。外箱流入口１４は、右側の外箱側壁１３のうち外箱底壁１１に近い部位に設けられている。外箱排出口１５は、ファン室８の空気を室外ユニット１００の外部へ排出するための貫通孔である。外箱排出口１５は、前側の外箱側壁１３に設けられている。図１に示す仕切板６には、第１連通孔６１と、第１連通孔６１よりも下方に配置された第２連通孔６２とが形成されている。第１連通孔６１および第２連通孔６２は、仕切板６のうち外箱上壁１２に近い部位に設けられている。

電気品箱２は、室外ユニット１００を運転させるために必要な制御基板などの電気部品９を収容する箱状部材である。電気品箱２は、圧縮機室７の内部に配置されており、外箱流入口１４よりも上方に設けられている。電気品箱２のうち右側の電気品箱側壁２１には、電気品箱吸気口２３が形成されている。電気品箱吸気口２３は、圧縮機室７の空気を電気品箱２に流入させるための貫通孔である。電気品箱吸気口２３は、第１連通孔６１および第２連通孔６２よりも下方に設けられている。電気品箱２のうち左側の電気品箱側壁２２には、第１連通孔６１に連通する電気品箱排気口２４が形成されている。電気品箱排気口２４は、電気品箱２の空気をファン室８に排気するための貫通孔である。電気品箱排気口２４は、電気品箱吸気口２３よりも上方に設けられている。電気品箱２の左側の電気品箱側壁２２には、排気ダクト３の内部と連通させるための電気品箱連通口２５が形成されている。電気品箱連通口２５は、電気品箱吸気口２３よりも上方に設けられるとともに、電気品箱排気口２４よりも下方に設けられている。

排気ダクト３は、電気品箱２の空気をファン室８に排気するための部材である。排気ダクト３は、ファン室８の内部に配置されている。排気ダクト３は、仕切板６に沿って設置されている。排気ダクト３は、電気品箱２と同じ高さ位置から下方に向かって延びて、外箱底壁１１の近くまで達している。図３は、排気ダクト３を示す斜視図である。排気ダクト３は、中空の直方体状に形成されており、ダクト底壁３１とダクト上壁３２と４つのダクト側壁３３とを有する。

排気ダクト３には、ダクト吸気口３４と、ダクト排気口３５とが形成されている。図１に示すように、ダクト吸気口３４は、電気品箱２の空気を排気ダクト３に流入させるための貫通孔である。ダクト吸気口３４は、排気ダクト３のうち仕切板６に接するダクト側壁３３に設けられている。ダクト吸気口３４は、ダクト側壁３３のうちダクト上壁３２に近い部位に設けられている。ダクト吸気口３４は、第２連通孔６２および電気品箱連通口２５に連通している。ダクト排気口３５は、ファン室８に向けて開口して排気ダクト３の空気をファン室８に排気するための貫通孔である。ダクト排気口３５は、排気ダクト３のうち仕切板６と反対側に位置するダクト側壁３３に設けられている。ダクト排気口３５は、ダクト側壁３３のうちダクト底壁３１に近い部位に設けられている。ダクト吸気口３４、第２連通孔６２および電気品箱連通口２５は、ダクト排気口３５よりも上方に設けられている。電気品箱排気口２４および第１連通孔６１は、ダクト排気口３５よりも上方に設けられている。

ファン４は、ファン室８の空気を室外ユニット１００の外部へ排出する部材である。ファン４は、ファン室８の内部に配置されている。ファン４は、図示しないモータの運転に伴って回転し、空気流を発生させる。ファン４の数は、特に制限されないが、本実施の形態では上下方向に間隔を空けて２個設けられている。以下、２つのファン４を区別する場合には、上方に配置された一方のファン４を第１ファン４Ａと称し、下方に配置された他方のファン４を第２ファン４Ｂと称する。

第１ファン４Ａは、上下方向で電気品箱排気口２４および第１連通孔６１と概ね対応する位置、すなわち電気品箱排気口２４および第１連通孔６１の近くに配置されている。電気品箱排気口２４および第１連通孔６１から排気された空気は、第１ファン４Ａで発生させた空気流によって、室外ユニット１００の外部へ排出される。第１ファン４Ａは、上下方向で後述するパス配管部５３と対応する位置に配置されている。なお、第１ファン４Ａと電気品箱排気口２４および第１連通孔６１との上下方向に沿った位置が一致してもよい。

第２ファン４Ｂは、上下方向で排気ダクト３のダクト排気口３５と概ね対応する位置、すなわちダクト排気口３５の近くに配置されている。排気ダクト３のダクト排気口３５から排気された空気は、第２ファン４Ｂで発生させた空気流によって、室外ユニット１００の外部へ排出される。第２ファン４Ｂは、上下方向で後述するサブクールライン配管部５１と概ね対応する位置、すなわちサブクールライン配管部５１の近くに配置されている。ファン４に取り込む空気は、室外ユニット１００の外部から内部に熱交換器５の周囲を通過して導かれている。なお、第２ファン４Ｂとダクト排気口３５およびサブクールライン配管部５１との上下方向に沿った位置が一致してもよい。

熱交換器５は、空気調和機の運転時に冷媒とファン４に取り込む空気との間で熱交換を行う部材である。熱交換器５は、ファン室８の内部においてファン４および排気ダクト３よりも後方に配置されている。図４は、熱交換器５を示す説明図である。図４に示す矢印は、冷媒の流れ方向を示している。以下、冷媒の流れ方向を単に流れ方向と称する場合がある。熱交換器５は、サブクールライン配管部５１と、液側ヘッダ５２と、複数のパス配管部５３と、ガス側ヘッダ５４と、を有する。

液側ヘッダ５２は、液冷媒が流れる部分である。液側ヘッダ５２は、上下方向に沿って延びている。液冷媒は、液側ヘッダ５２の内部を下から上に向かって流れる。

パス配管部５３は、液側ヘッダ５２とガス側ヘッダ５４とを連通する部分である。複数のパス配管部５３は、上下方向に互いに間隔を空けて配置されている。各パス配管部５３には、液側ヘッダ５２を流れる液冷媒が流入する。パス配管部５３に流入した液冷媒は、パス配管部５３を流れる際に、パス配管部５３の周囲を通過する空気から熱を受けて蒸発する。パス配管部５３の液冷媒が空気中の水蒸気の熱を吸熱するため、パス配管部５３の外部に氷結が発生しやすい。

ガス側ヘッダ５４は、パス配管部５３で蒸発したガス冷媒が流れる部分である。ガス側ヘッダ５４は、上下方向に沿って延びている。ガス側ヘッダ５４と液側ヘッダ５２とは、互いに平行である。ガス冷媒は、ガス側ヘッダ５４の内部を下から上に向かって流れる。

サブクールライン配管部５１は、複数のパス配管部５３のそれぞれに流れる冷媒がまとめて流れる部分である。サブクールライン配管部５１は、パス配管部５３の下方に配置されている。サブクールライン配管部５１は、液側ヘッダ５２の下端部となる流れ方向上流側の端部に連通している。サブクールライン配管部５１を流れる冷媒の流量は、一のパス配管部５３を流れる冷媒の流量よりも多い。このため、サブクールライン配管部５１の内部圧力は一のパス配管部５３の内部圧力よりも高く、サブクールライン配管部５１を流れる液冷媒はサブクールライン配管部５１の周囲を通過する空気から熱を受けても蒸発し難い。これにより、サブクールライン配管部５１の液冷媒が空気中の水蒸気の熱を吸熱しにくいため、サブクールライン配管部５１の外部に氷結が発生しにくい。図２に示すように、サブクールライン配管部５１の一部は、ダクト排気口３５と同じ高さ位置に設けられている。サブクールライン配管部５１の上下方向に沿った寸法を大きくしたり、ダクト排気口３５の上下方向に沿った寸法を小さくしたりすることで、サブクールライン配管部５１の全部がダクト排気口３５と同じ高さ位置に設けられてもよい。

次に、図５を参照しながら、冷凍サイクルについて説明する。図５は、本発明の実施の形態１にかかる冷凍サイクルを示す機器系統図である。

空気調和機の運転に使用する冷媒は、室外ユニット１００の圧縮機１０ａで圧縮されて高温高圧のガス冷媒となる。高温高圧のガス冷媒は、室内機の熱交換器１０ｂに送られる。高温高圧のガス冷媒は、室内機の熱交換器１０ｂで放熱されて凝縮し、高圧常温の液冷媒となる。高圧常温の液冷媒は、膨張弁１０ｃに送られる。高圧常温の液冷媒は、膨張弁１０ｃで膨張して低圧低温の液冷媒となる。低圧低温の液冷媒は、室外ユニット１００の熱交換器５に送られる。低圧低温の液冷媒は、室外ユニット１００の熱交換器５で蒸発して低圧低温のガス冷媒となる。低圧低温のガス冷媒は、室外ユニット１００の圧縮機１０ａに送られて再び圧縮される。以後、空気調和機が停止するまで同じ動作が繰り返し行われる。

ここで、図４を参照して、熱交換器５での冷媒の蒸発についてさらに詳しく説明する。低圧低温の液冷媒は、サブクールライン配管部５１、液側ヘッダ５２の順に流れる。低圧低温の液冷媒は、液側ヘッダ５２から各パス配管部５３に流入する。低圧低温の液冷媒は、各パス配管部５３を流れる際に、パス配管部５３の周囲を通過する空気から熱を受けて蒸発する。このとき、空気中の水蒸気がパス配管部５３の液冷媒に吸熱されて、空気中の水蒸気が水滴へと変化してパス配管部５３の外部に付着する。付着した水滴がパス配管部５３の液冷媒にさらに吸熱されると霜へと変化してパス配管部５３の外部が氷結する。なお、低圧低温のガス冷媒は、各パス配管部５３からガス側ヘッダ５４に流入して、図５に示す圧縮機１０ａに送られる。

次に、図１および図２を参照して、空気調和機の室外ユニット１００の作用効果について説明する。

図１に示すように、ファン４が駆動すると、ファン室８、電気品箱２および圧縮機室７が負圧になるため、室外ユニット１００の外部の空気は、外箱流入口１４から圧縮機室７に取り込まれる。圧縮機室７に流入した空気は、下から上に向かって流れ、電気品箱吸気口２３から電気品箱２に流入する。

電気品箱２に流入した空気は、電気部品９を冷却しながら下から上に向かって流れる。電気品箱２に流入した空気の一部は、電気品箱排気口２４および第１連通孔６１からファン室８に排気される。電気品箱２に流入した空気の一部は、電気品箱連通口２５、第２連通孔６２およびダクト吸気口３４から排気ダクト３に流入する。排気ダクト３に流入した空気は、上から下に向かって流れ、ダクト排気口３５からファン室８に排気される。

図２に示すように、電気品箱排気口２４および第１連通孔６１から排気された空気は、第１ファン４Ａで発生させた空気流によって、外箱排出口１５から室外ユニット１００の外部へ排出される。ダクト排気口３５から排気された空気は、第２ファン４Ｂで発生させた空気流によって、外箱排出口１５から室外ユニット１００の外部へ排出される。このとき、パス配管部５３の外部が氷結していると、パス配管部５３の周囲を空気が通過しにくくなるため、パス配管部５３と同じ高さ位置に設けられた第１ファン４Ａによる空気流が発生し難くなる。

一方で、サブクールライン配管部５１の内部圧力は一のパス配管部５３の内部圧力よりも高く、サブクールライン配管部５１を流れる液冷媒はサブクールライン配管部５１の周囲を通過する空気から熱を受けても蒸発しにくい。サブクールライン配管部５１の液冷媒が空気中の水蒸気の熱を吸熱しにくいため、サブクールライン配管部５１の外部に氷結が発生しにくい。このため、サブクールライン配管部５１の周囲を空気が通過でき、サブクールライン配管部５１と概ね同じ高さ位置に設けられた第２ファン４Ｂによる空気流が発生する。そして、本実施の形態では、サブクールライン配管部５１の一部がダクト排気口３５と同じ高さ位置に設けられることで、第２ファン４Ｂで発生させた空気流によって、ダクト排気口３５から排気された空気を室外ユニット１００の外部へ排出することができる。そのため、パス配管部５３の外部が氷結した場合でも、電気品箱２の内部の排気を行うことが可能になり、空気による電気部品９の冷却を十分に行うことができる。これにより、電気品箱２の内部温度の上昇を抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 外箱、２ 電気品箱、３ 排気ダクト、４ ファン、４Ａ 第１ファン、４Ｂ 第２ファン、５，１０ｂ 熱交換器、６ 仕切板、７ 圧縮機室、８ ファン室、９ 電気部品、１０ａ 圧縮機、１０ｃ 膨張弁、１１ 外箱底壁、１２ 外箱上壁、１３ 外箱側壁、１４ 外箱流入口、１５ 外箱排出口、２１，２２ 電気品箱側壁、２３ 電気品箱吸気口、２４ 電気品箱排気口、２５ 電気品箱連通口、３１ ダクト底壁、３２ ダクト上壁、３３ ダクト側壁、３４ ダクト吸気口、３５ ダクト排気口、５１ サブクールライン配管部、５２ 液側ヘッダ、５３ パス配管部、５４ ガス側ヘッダ、６１ 第１連通孔、６２ 第２連通孔、１００ 空気調和機の室外ユニット。

Claims (2)

1. 内部が圧縮機室とファン室とに仕切られた外箱と、
   前記圧縮機室に配置され、電気部品を収容する電気品箱と、
   前記電気品箱と前記ファン室とを連通して、前記ファン室に向けて開口するダクト排気口が形成された排気ダクトと、
   前記ファン室に配置され、前記ファン室の空気を前記外箱の外部へ排出するファンと、
   前記ファンに取り込むための外気が通過する熱交換器と、を備え、
   前記熱交換器は、
   冷媒が流れ、前記冷媒と前記外気との間で熱交換を行うパス配管部と、
   前記パス配管部を流れる前記冷媒よりも多くの前記冷媒が流れるサブクールライン配管部と、を有し、
   前記サブクールライン配管部の一部または全部は、前記ダクト排気口と同じ高さ位置に設けられ、
   前記ファンは、上下方向に間隔を空けて２つ設けられ、
   前記電気品箱には、前記電気品箱の空気を前記ファン室に排気するための電気品箱排気口が形成され、
   前記電気品箱排気口は、前記ダクト排気口よりも上方に設けられ、
   上側に配置された前記ファンは、上下方向で前記電気品箱排気口および前記パス配管部と対応する位置に配置されている空気調和機の室外ユニット。
2. 前記サブクールライン配管部は、前記パス配管部の下方に配置され、
   下側に配置された前記ファンは、上下方向で前記ダクト排気口および前記サブクールライン配管部と対応する位置に配置されている請求項１に記載の空気調和機の室外ユニット。

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